Pembuatan dan Karakterisasi Film Kitosan Molekul Tinggi dengan Hidrogel Gelatin
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan lapisan tipis (film) dari polimer terus mengalami peningkatan dan
perluasan di berbagai bidang seperti industri bioteknologi, industri farmasi, medis,
lingkungan, dan pertanian (Majeti dan Kumar, 2000; Shahidi dan Abuzaytoun,
2005; Maggy, 2006; Honarkar dan Barikani, 2009). Hal ini disebabkan oleh
keunggulan lapisan film tak berpori yang menawarkan permeabilitas, kekuatan
mekanik, dan selektifitas yang tinggi, serta dapat memisahkan larutan azeotrop
(Kanti dkk., 2004).
Material film merupakan salah satu variabel yang sangat menentukan
kinerja film. Polimer alam saat ini mendapat perhatian yang serius dari para
peneliti untuk digunakan sebagai bahan pada pembuatan film karena sifatnya yang
nontoxic, biodegradable, biocompatible, dan lebih murah serta mudah didapat.
Kitosan merupakan polimer rantai panjang yang disusun oleh monomermonomer glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa). Biopolimer ini disusun oleh
dua jenis gula amino yaitu glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa, 70-80 %)
dan N-asetilglukosamin (2-asetamino-2-deoksi-D-glukosa, 20-30%) (Goosen,
1997). Kitosan mempunyai sifat dan karakteristik yang berbeda, hal ini
bergantung pada sumber kitosan yang diperoleh. Pelarut terbaik yang digunakan
dalam proses pembuatan film polimer berbahan dasar kitosan adalah pelarut asam
asetat (Aryanto, 2002).
Kitosan dihasilkan dari proses deasetilasi kitin yang terkandung di dalam
cangkang binatang invertebrata terutama crustacea, seperti udang dan kepiting.
Kitosan dengan berat molekul tinggi telah dilaporkan dapat membentuk film yang
mempunyai sifat-sifat yang baik, sebagai hasil dari ikatan intra dan intermolekul
hidrogen (Muzzarelli, 1973).
Universitas Sumatera Utara
2
Pembentukan film kitosan merupakan polimer yang mampu mengeras
menjadi film yang kofisien. Sifat film kitosan bergantung pada morfologinya yang
dipengaruhi oleh sistem pelarut, berat molekul, derajat N-asetilasi, dan penguapan
pelarut (Kogras, 2003). Agusnar, H. et, al (2013) mengatakan bahwa pada pelarut
kitosan terjadi hidrolisis setiap harinya jika tidak disimpan di dalam frezer.
Gelatin mempunyai sifat hidrofilitas yang tinggi ini dapat dilihat dari
fungsinya, dalam produk pangan gelatin berfungsi sebagai penstabil, pembentuk
gel, pengikat, pengental, pengemulsi, pelapis dan lain sebagainya. Gelatin juga
protein biokompatibel, dan memiliki bioabsorptivitas yang sangat tinggi (Achet &
Dia, 1995; Arvanitoyannis, Nakayama, & Aiba, 1998).
Lebih jauh (Gomez, 2010) mengatakan berdasarkan sifat gelatin dan
kitosan, perlu dilakukan suatu penelitian yang lebih intensif dalam membahas
sifat fisik dan kimia dari kombinasi kedua senyawa tersebut. Kombinasi kedua
biopolimer ini akan saling memperbaiki kelemahan serta meningkatkan sifat
fisiko-kimia dari gelatin murni maupun kitosan murni.
Namun, sebagian besar dari film-film ini disusun dengan menggunakan
larutan kitosan dengan asam asetat dan larutan gelatin (Jayakumar & Tamura,
2008; Nagahama, Higuchi, Jayakumar, Furuike, & Tamura, 2008a; Nagahama, et
al, 2008b.; Nagahama, Nwe, Jayakumar, Furuike, & Tamura, 2008c; Tamura,
Nagahama, & Tokura, 2006).
Berdasarkan latar belakang diatas, maka peneliti tertarik untuk pembuatan
dan karakterisasi film kitosan molekul tinggi dengan hidrogel gelatin.
1.2 Perumusan Masalah
Apakah ada perbedaan dari pembuatan dan karakteristik kitosan dan gelatin
dengan perbandingan jumlah variasi volume terhadap bentuk film yang
dihasilkan.
1.3 Pembatasan Masalah
Adapun pembatasan masalah dalam penelitian ini adalah:
-
Penelitian ini dibatasi pada pembuatan film kitosan molekul tinggi dengan
gelatin yang bahan bakunya diperoleh secara komersil
Universitas Sumatera Utara
3
-
Penelitian ini dibatasi pada pembuatan film kitosan-gelatin dengan variasi
perbandingan jumlah volume larutan kitosan : larutan gelatin yaitu 25% :
75%, 50% : 50%, 75% : 25%. Kemudian dikarakterisasi dengan uji
kekuatan tarik, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), dan
Scanning Electron Microscopy (SEM)
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk pembuatan dan karakterisasi film kitosan
molekul tinggi dengan gelatin serta mengetahui perbandingan dari jumlah volume
larutan kitosan : larutan gelatin yang paling baik digunakan dalam pembuatan
film.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi
bagaimana cara
pembuatan dan karakterisasi film kitosan-gelatin dan sebagai informasi bagi
pelaksanaan penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan pemanfaatan film
kitosan-gelatin.
1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium. Bahan baku yang digunakan
adalah kitosan dan gelatin komersil. Prosedur pembuatan film kitosan molekul
tinggi-gelatin yaitu melarutkan kitosan dengan CH3COOH 1% dan melarutkan
gelatin dengan akuades pada suhu ± 60oC, dan dilakukan variasi perbandingan
jumlah volume larutan kitosan : larutan gelatin ( 25% : 75%, 50% : 50%, 75% :
25%). Kemudian dikeringkan didalam oven pada suhu ± 50oC selama ± 24 jam.
Uji karakteristik yang dilakukan yaitu dengan uji kekuatan tarik, Scanning
Electron Microscopy (SEM) dan analisis Fourier Transform Infra Red
Spectroscopy (FTIR).
Universitas Sumatera Utara
4
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan:
1. Di Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU
2. Analisis Fourier Transform Infra Red Spectroscopy (FTIR) dilakukan di
Laboratorium Penelitian Farmasi USU
3. Analisis Uji Tarik dilakukan di Laboratorium Penelitian Teknik Mesin
USU
4. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) dilakukan di BATAN
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan lapisan tipis (film) dari polimer terus mengalami peningkatan dan
perluasan di berbagai bidang seperti industri bioteknologi, industri farmasi, medis,
lingkungan, dan pertanian (Majeti dan Kumar, 2000; Shahidi dan Abuzaytoun,
2005; Maggy, 2006; Honarkar dan Barikani, 2009). Hal ini disebabkan oleh
keunggulan lapisan film tak berpori yang menawarkan permeabilitas, kekuatan
mekanik, dan selektifitas yang tinggi, serta dapat memisahkan larutan azeotrop
(Kanti dkk., 2004).
Material film merupakan salah satu variabel yang sangat menentukan
kinerja film. Polimer alam saat ini mendapat perhatian yang serius dari para
peneliti untuk digunakan sebagai bahan pada pembuatan film karena sifatnya yang
nontoxic, biodegradable, biocompatible, dan lebih murah serta mudah didapat.
Kitosan merupakan polimer rantai panjang yang disusun oleh monomermonomer glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa). Biopolimer ini disusun oleh
dua jenis gula amino yaitu glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa, 70-80 %)
dan N-asetilglukosamin (2-asetamino-2-deoksi-D-glukosa, 20-30%) (Goosen,
1997). Kitosan mempunyai sifat dan karakteristik yang berbeda, hal ini
bergantung pada sumber kitosan yang diperoleh. Pelarut terbaik yang digunakan
dalam proses pembuatan film polimer berbahan dasar kitosan adalah pelarut asam
asetat (Aryanto, 2002).
Kitosan dihasilkan dari proses deasetilasi kitin yang terkandung di dalam
cangkang binatang invertebrata terutama crustacea, seperti udang dan kepiting.
Kitosan dengan berat molekul tinggi telah dilaporkan dapat membentuk film yang
mempunyai sifat-sifat yang baik, sebagai hasil dari ikatan intra dan intermolekul
hidrogen (Muzzarelli, 1973).
Universitas Sumatera Utara
2
Pembentukan film kitosan merupakan polimer yang mampu mengeras
menjadi film yang kofisien. Sifat film kitosan bergantung pada morfologinya yang
dipengaruhi oleh sistem pelarut, berat molekul, derajat N-asetilasi, dan penguapan
pelarut (Kogras, 2003). Agusnar, H. et, al (2013) mengatakan bahwa pada pelarut
kitosan terjadi hidrolisis setiap harinya jika tidak disimpan di dalam frezer.
Gelatin mempunyai sifat hidrofilitas yang tinggi ini dapat dilihat dari
fungsinya, dalam produk pangan gelatin berfungsi sebagai penstabil, pembentuk
gel, pengikat, pengental, pengemulsi, pelapis dan lain sebagainya. Gelatin juga
protein biokompatibel, dan memiliki bioabsorptivitas yang sangat tinggi (Achet &
Dia, 1995; Arvanitoyannis, Nakayama, & Aiba, 1998).
Lebih jauh (Gomez, 2010) mengatakan berdasarkan sifat gelatin dan
kitosan, perlu dilakukan suatu penelitian yang lebih intensif dalam membahas
sifat fisik dan kimia dari kombinasi kedua senyawa tersebut. Kombinasi kedua
biopolimer ini akan saling memperbaiki kelemahan serta meningkatkan sifat
fisiko-kimia dari gelatin murni maupun kitosan murni.
Namun, sebagian besar dari film-film ini disusun dengan menggunakan
larutan kitosan dengan asam asetat dan larutan gelatin (Jayakumar & Tamura,
2008; Nagahama, Higuchi, Jayakumar, Furuike, & Tamura, 2008a; Nagahama, et
al, 2008b.; Nagahama, Nwe, Jayakumar, Furuike, & Tamura, 2008c; Tamura,
Nagahama, & Tokura, 2006).
Berdasarkan latar belakang diatas, maka peneliti tertarik untuk pembuatan
dan karakterisasi film kitosan molekul tinggi dengan hidrogel gelatin.
1.2 Perumusan Masalah
Apakah ada perbedaan dari pembuatan dan karakteristik kitosan dan gelatin
dengan perbandingan jumlah variasi volume terhadap bentuk film yang
dihasilkan.
1.3 Pembatasan Masalah
Adapun pembatasan masalah dalam penelitian ini adalah:
-
Penelitian ini dibatasi pada pembuatan film kitosan molekul tinggi dengan
gelatin yang bahan bakunya diperoleh secara komersil
Universitas Sumatera Utara
3
-
Penelitian ini dibatasi pada pembuatan film kitosan-gelatin dengan variasi
perbandingan jumlah volume larutan kitosan : larutan gelatin yaitu 25% :
75%, 50% : 50%, 75% : 25%. Kemudian dikarakterisasi dengan uji
kekuatan tarik, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), dan
Scanning Electron Microscopy (SEM)
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk pembuatan dan karakterisasi film kitosan
molekul tinggi dengan gelatin serta mengetahui perbandingan dari jumlah volume
larutan kitosan : larutan gelatin yang paling baik digunakan dalam pembuatan
film.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi
bagaimana cara
pembuatan dan karakterisasi film kitosan-gelatin dan sebagai informasi bagi
pelaksanaan penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan pemanfaatan film
kitosan-gelatin.
1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium. Bahan baku yang digunakan
adalah kitosan dan gelatin komersil. Prosedur pembuatan film kitosan molekul
tinggi-gelatin yaitu melarutkan kitosan dengan CH3COOH 1% dan melarutkan
gelatin dengan akuades pada suhu ± 60oC, dan dilakukan variasi perbandingan
jumlah volume larutan kitosan : larutan gelatin ( 25% : 75%, 50% : 50%, 75% :
25%). Kemudian dikeringkan didalam oven pada suhu ± 50oC selama ± 24 jam.
Uji karakteristik yang dilakukan yaitu dengan uji kekuatan tarik, Scanning
Electron Microscopy (SEM) dan analisis Fourier Transform Infra Red
Spectroscopy (FTIR).
Universitas Sumatera Utara
4
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan:
1. Di Laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU
2. Analisis Fourier Transform Infra Red Spectroscopy (FTIR) dilakukan di
Laboratorium Penelitian Farmasi USU
3. Analisis Uji Tarik dilakukan di Laboratorium Penelitian Teknik Mesin
USU
4. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) dilakukan di BATAN
Universitas Sumatera Utara